ZJZ-CX-23 测量不确定度评定程序

### 1. 目的
为了合理地表征测量值的分散性，对测量结果的不确定度进行合理的评定和表示，确保测量结果的质量，特制定本程序。
### 2. 适用范围
本程序适用于本站检验检测项目的测量结果不确定度的评定和表示。
### 3. 职责
3.1 技术负责人：负责测量不确定度报告的审定。
3.2 实验室室主任：负责组织开展测量不确定的评定，编制测量不确定度报告。
3.3 检验检测人员：协助实验室室主任开展本岗位检测项目的测量不确定度评定的开展。
### 4. 4程序内容
4.1 测量不确定度的评定基本流程
4.1.1 测量不确定度流程主要包括5个步骤：找到测量关系，建立测量模型；对不确定度作两类评估（A类评估和B类评估）；将评估的不确定度合成可得到合成标准不确定度；将合成标准不确定度乘以包含因子可得到扩展不确定度U或U(p)；最后报告测量结果。

测量不确定度流程

4.1.2 测量不确定度报告一般包含以下内容：
•测量方法概述。 
•建立测量模型。 
•测量不确定度来源的识别。 
•标准不确定度的评估（A类不确定度评估、B类不确定度评估、合成标准不确定度的评估、扩展不确定度的评估）。 
•测量不确定度的表示与报告。
4.1.3 本实验室参考CNAS-GL016：2020石油石化领域理化检测测量不确定度评估指南及实例，在开展测量不确定度评定时对评定方法和计算进行了简化，具体包括：
•不给出自由度；
•不确定度合成时，可以不考虑相关性（各不确定度分量彼此独立）；若某些分量对合成不确定度影响确实很小时，可以忽略不记（仅进行说明）； 
•包含因子统一取k=2；
•对于某些广泛公认的检测方法，如果该方法规定了测量不确定度主要来源的极限值和计算结果的表现形式，这时，实验室遵守该检测方法和测量结果报告要求即可；
•对于某些检测方法的性质，决定了无法从计量学和统计学的角度来有效而严格评定不确定度时，应至少通过分析方法，尽力列出各主要不确定度的分量并做出合理的评定。同时应确保测量结果的报告形式不会使客户造成对所给定的测量不确定度产生误解；
•不确定度概率分布情况的估计按JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示中附录B执行。 
4.2 分析测量不确定来源
4.2.1 从影响检测结果的因素考虑，测量结果的不确定度一般来源于：被测对象、测量仪器、测量环境、测量人员和测量方法等。在实际检测中，产生不确定度的因素主要来源于： 
•取样、制样、样品储存及样品本身引起的不确定度。例如制样过程引入的不确定度。 
•检测过程中使用的天平、容量器皿、游标卡尺等计量器具本身的误差引起的不确定度。
•测量条件变化引入的不确定度。如容量器具及其所盛溶液由于温度的变化而引起体积的变化。 
•检定/校准或标准物质引入的不确定度（标准物质的标准值、基准物质的纯度等引入的不确定度）。 
•测量方法、测量过程等带来的不确定度。例如，测量环境、测量条件控制不当而导致沉淀、滴定终点的变动；标准物质和工作曲线基体与样品组成不匹配；基体不一致引起的空白、背景和干扰的影响；样品难分解而导致分解彻底程度不一致；实验设备、环境对测量的污染变动等。 
•工作曲线的线性及其变动性、测量结果的修约引入的不确定度。 
•对模拟式仪器的读数存在人为偏差（如滴定管、移液管等刻度重复读数的不一致）。 
•数字式仪表由于指示装置的分辨力引入的不确定度。如输入信号在一个已知区间内变动，却给出同一示值。 
•引用的常数、参数、经验系数等的不确定度。如原子量、理想气体常数等。 
•测量过程中的随机因素，及随机因素与上述各因素间的交互作用，表现为在表面上看来完全相同的条件下，重复测量量值的变化。 
4.2.2 这些产生不确定度的因素不一定都是独立的，例如，第 3项可能与前面各项存在一定相关性。一定条件下，某些因素可能是不确定度的主要贡献者，而另一些可能贡献极微，可以忽略不计。检测过程中，可能还有一些尚未认识到的系统效应，目前还不太可能在不确定度评估中予以考虑，但它可能导致测量结果的偏差。
4.3 建立测量模型
根据被测量建立测量模型确定被测量Y与输入量X的关系。

式中：——被测量（输出量）估计值，——测得量（输入量）估计值。
输入量一般是由：(1)由当前直接测得的值。这些量值及其不确定度可以由单次观测、重复观测或根据经验估计得到，并可包含对测量仪器读数的修正值和对诸如环境温度、大气压力、湿度等影响的修正值。(2)由外部来源引入的量。如已校准的计量标准或有证标准物质的量，以及由手册查得的参考数据等。
4.4 测量不确定度的评定方法
测量不确定度通常由许多分量组成，其中一部分分量符合统计规律性，可按统计方法进行评估(A类)；而另一部分分量不具有统计规律，采用其它方法进行评估(B类)。
4.4.1 A类不确定度评定
根据实验组数选择贝塞尔法（1组实验多次测量）和合并样本的标准偏差的评定（多组实验）法。
•贝塞尔法（1组实验多次测量）：以贝塞尔公式计算的标准偏差来表示，对 进行次独立测量，单次测量结果标准不确定度 就等于实验标准偏差 S。

需要注意的是： 
（1）最终测量结果由同一个实验室得出，则多次测量必须在重复性测量条件下进行。重复性的条件指： 
￮相同的测量程序；
￮相同的测量人员； 
￮在相同条件下使用相同的测量设备； 
￮相同的地点； 
￮短时间内重复测量，所谓短时间，一般理解为其它条件能充分保证的时间。 
（2）从理论上说，测量次数越多，通过它们所得出的实验标准偏差越可靠。但当测量次数越大，重复性条件就越难以保证，测量所用的时间也就越长。因此，必须根据测量的精度要求、测量的水平、测量的实际用途选取适当的测量次数。一般要求测量次数不小于 10。 
（3）当测量结果是其中n个测量平均值时，其标准不确定度为：

•合并样本的标准偏差的评定（多组实验多次测量）：若在重复性条件下对被测量作 n 次独立测量，并且有 m 组这样的测量结果，由于各组之间的测量条件可能会稍有不同，因此不能直接用贝塞尔公式对总共 m×n 次测量计算实验标准偏差，而必须计算其合并样本的标准差。一般可适用于：①精密度试验中，不同实验室的重复测量结果合并计算；②期间核查中不同时期获得的核查样品重复测量结果合并计算。每一组测量列的标准偏差 sj，合并样本的标准偏差 Sp为：

式中：i——每组测量的次数，=1,2，…,n；——组数，j=1,2，…,m；其自由度为 ，n 为每组测量中重复测量的次数。仍是单次测量结果的实验标准差。
•A类不确定度评定说明
￮A类不确定度是系统误差；
￮当A类不确定度分量对合成标准不确定度贡献较大时，n应选的较大些，反之，n应选的小一些；
￮当A类不确定度分量在合成不确定度中占主导地位时，B类不确定度分量可以忽略不计。
￮当样品经不起或不可能做多次重复测量时，无A类不确定度分量；
￮一般认为是正态分布。
4.4.2 B类不确定度评定
B 类评估的信息一般包括： 
￮以前的测量或评估的数据； 
￮对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验； 
￮制造商提供的技术文件； 
￮校准、检定证书提供的数据、准确度的等级或级别，包括暂时使用的极限允差； 
￮手册或资料给出的参考数据及其不确定度； 
￮指定检测方法的国家标准或类似文件给出的重复性限 r 或再现性限 R。 
B 类评估中如何将有关输入量可能变化的数据、信息转换成标准不确定度，就会涉及到这些数据、分布和置信水平。
设误差范围或不确定度区间为【-a,+a】, a 为区间半宽,则 B 类不确定度评定的计算公式如下:

式中包含因子是根据输入量 在 区间内的分布来确定的。
以下为常用的B类评估方法：
•不确定度分量来源于仪器的检定证书、校准证书、手册或其他文件资料，同时明确给出了其不确定度是标准差的k倍，并指明包含因子k的大小，则标准不确定度，相对标准不确定度。
•不确定度分量来源于设备、仪器、数显仪表的最大允差，数显测量仪器的示值量化，检测结果数据修约所引起的不确定度分量时，按均匀分布处理，其概率分布为均匀分布（矩形分布），含义为当在区间内，各处出现的概率相等,而在区间外不出现，则服从均匀分布，概率 100%时，包含因子 =，即。
•不确定度分量来源于容量瓶、量杯、滴定管、移液管等最大允差所引起的不确定度分量时,可按三角分布,也可按均匀分布处理。含义为当在区间内,在中间附近出现的概率大于在区间边界的概率，则可认为服从三角分布，概率 100%时，包含因子取 , 即。值得注意的是，B 类分量评定时应优先使用校准证书给出的本次校准的数据。当没有校准数据时,可参考使用容量器皿的允差，利用公式或 算出容量器皿的体积误差引入的不确定度。
•如不确定度分量是按给出的置信水准p和置信区间的半宽得到，除非另有说明一般按正态分布评定其不确定度，则。的取值见表1，相对标准不确定度。
 表1  正态分布情况下置信概率p与包含因子k(P)间的关系
P,(%)	50	68.27	90	95	95.45	99	99.73
	0.67	1	1.645	1.960	2	2.576	3
•如根据经验和所获得的信息或资料分析、判断测量值有50%的概率落在a(-)和a(+)的区间内，则，，相对标准不确定度。
•在规定实验方法的国家标准、行业标准或类似其他技术文件中，按规定的测量条件，给出重复性限r或复现性限R时，如无特别说明，测量不确定度或。
•对于数字显示式测量仪器，如其分辨力为，则。
4.5 合成不确定度的计算
4.5.1 所有合成不确定度分量必须以标准不确定度表示，不确定度的合成按公式计算得出。

其中——A类不确定度;——B类不确定度。
4.5.2 合成标准不确定度的计算
在不确定度评估中，在输入量,,......,为彼此独立的条件下，合成标准不确定度可采用以下两个计算规则： 
a)对于线性函数关系式，只涉及到和/或差的数学模型
一般来说，检测中各不确定度分量大多是相互独立的，可直接用方和根计算合成不确定度。

b)对只涉及积或商的数学模型，如或,可分别以各分量的相对不确定度合成，相对合成标准不确定度可用下式表示：

即输出量y的相对合成标准不确定度等于各输入量相对标准不确定度分量的方和根。 
4.6 扩展不确定度的确定
扩展不确定度U是由合成标准不确定度乘以包含因子k得到

检测实验室测量结果的不确定度评估中，一般取置信水平95％，k＝2。
4.7 测量不确定度的报告与表示
4.7.1 一般情况下，检测实验室测量不确定度报告包括：被测量的估计值、扩展不确定度的数值和k值。
4.7.2 在相同计量单位下，被测量的估计值末位与不确定度的末位一致。扩展不确定度一般只取2位有效数字，其他小数位原则上只进不舍。
4.7.3 不确定度也可以用相对形式表示。  
4.8 测量不确定度评定的应用
4.8.1 在方法标准中有不确定度要求、检验检测出现临界值、内部质量控制或客户有要求时，报告测量不确定度。
4.8.2 当需要开展测量不确定度评定时，由实验室室主任填写ZJZ-JL 23-1 测量不确定度评定表，经技术负责人审批后出具测量不确定度报告。 
4.8.3 各领域实验室室主任和授权签字人或报告批准人必须经过不确定度培训并取证。
4.8.4 每年度实验室室主任至少出具一份典型项目的不确定度报告，以保持具备开展测量不确定度报告的能力。
### 5. 相关文件
JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示
石油石化领域理化检测测量不确定度评估指南及实例
### 6. 记录
ZJZ-JL 23-1 测量不确定度评定表